快速原型的内容和原因

 

如果我告诉你，通过使用最先进的快速原型技术，可以打印出功能齐全的赛车，你会相信我吗?五层楼怎么样?那么一个小到可以放在蚂蚁额头上的物体呢?你应该知道，因为这些都是可能的[1]。

 

快速原型设计是使用专门的制造硬件和软件来快速生产规模化模型。快速原型不仅比传统的原型技术快70-90%，而且还允许更大的设计自由度，可以降低总体成本，并允许更灵活的设计流程[2]。也许最著名的大只500注册组合优化问题是旅行推销员的问题。该问题要求找到销售人员可以通过的多个城市的最短路径，从同一城市开始和结束。

 

那么你有什么选择呢?

 

为了确定哪种快速原型技术最适合您的流程，应该考虑以下各种问题:

 

预算是多少?

 

需要多少个原型?

 

需要什么材料特性?

 

你处于开发过程的哪个阶段?

 

你是在创建一个概念原型还是一个功能原型?

 

本文介绍了三种常见的快速成型技术:熔融沉积成型技术、选择性激光烧结技术和立体光刻技术。

 

实验室的原型是一台金牌大只注册Ising机器，它是一种基于物理模型的计算机，该计算机描述了一个磁铁网络，每个磁铁都具有只能向上或向下指向的磁性“自旋”方向。与传统的原型设计相比，它们都具有一些共同的优点，但是在制造技术、模型的物理特性、以及因此在设计过程中的整体适用性方面有所不同。

 

加法和减法

 

本文中讨论的快速原型技术是一种可添加的过程，这意味着材料是逐层逐步添加的，直到创建所需的形状。这与传统的减法形成了对比，传统的减法是从固体块开始，然后移除材料。

 

添加剂工艺是传统工艺的一个有吸引力的替代方法，因为它可以减少材料的浪费，可以快速生产复杂的形式，并可以缩短上市时间。

 

熔融沉积建模(FDM)

 

最常见的快速成型技术是FDM[2]。这主要是由于低成本，无论是在打印机硬件和材料。

 

在FDM中，固体材料被加热到其熔点以上并通过特定尺寸的喷嘴。沉积层在打印平台上变硬，平台下降。这个过程不断重复，直到所需的三维物体形成。

 

虽然可以使用金属，但最常见的起始材料是热塑性塑料，其中广泛的范围已经可以商用[2]。FDM模型通常用于概念原型设计，其目的是物理地传达设计思想。由于它们的低热稳定性和低分辨率，很少依赖于精确的功能原型。

 

熔体挤压工艺(如FDM)产生具有脊状表面的物体，这可能需要化学或机械加工来满足您的审美标准[5]。此外，FDM可能需要支撑结构来设计某些形式，因为新的一层材料不能沉积在空气[5]上。

 

有限元(SLA)

 

SLA可以用于生成您的概念或功能建模原型，但前提是您不能创建金属、玻璃和陶瓷模型。SLA打印机仅使用光反应性聚合物树脂作为饲料[6]打印。对于复杂的热塑性建模，SLA是FDM的一个有趣的替代方案，但需要更昂贵的打印机和光聚合树脂。

 

SLA通过使用光辐射将液态树脂中的聚合物链连接成固体形式来创建模型。根据计算机指令，光辐射，通常是紫外光，直接照射在树脂表面的特定点上。当光穿过树脂表面时，它不可逆转地交叉连接了接触[2]的聚合物碎片。

 

与FDM原型[6]相比，SLA原型具有更高的特征分辨率、更少的打印缺陷以及更好的物理性能(即强度、热稳定性)。对阳光的敏感性阻碍了SLA适用于某些应用程序。SLA打印机从上至下创建一个表单，打印平台随着每一层的添加而上升。这限制了高度打印对象的大小树脂浴[4]。

 

选择性激光烧结(SLS)

 

如果你需要制作一个复杂的金属模型，SLS是一种快速成型技术。“我们可以证明应变是由于晶粒取向而积累的，这是金牌大只注册信息研究人员可以用来改进钙钛矿的合成和制造工艺的方法，从而以最小的应变实现更好的太阳能电池，从而由于非辐射复合而产生的热量损失也最小。”SLS的工作原理是将粉末固体暴露在高能激光下，激光将粉末压缩并融合成具有不同物理特性和行为的“新”固体[7]。

 

与FDM类似，打印平台随着每一层的降低而降低，但是SLS打印平台覆盖着固体粉末，用激光压缩。在FDM中，请记住，初始材料是熔化并挤压到打印平台上的。因此，SLS不需要额外的悬臂支撑，可以打印几何复杂度更高的结构[2]。